Справочная энциклопедия дорожника (том III) Дорожно-строительные материалы. Под редакцией Быстрова Н.В - файл n1.doc

приобрести
Справочная энциклопедия дорожника (том III) Дорожно-строительные материалы. Под редакцией Быстрова Н.В
скачать (11674 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc11674kb.20.09.2012 12:36скачать

n1.doc

1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   82

Примечание к таблице 1.40. Морозостойкость укрепленных грунтов характеризуется числом циклов замораживания-оттаивания, при которых потеря прочности на сжатие водонасыщенных образцов при температуре 200 С не превышает: 40 % - при применении жидких и эмульгированных органических вяжущих; 3- % - при применении органических вяжущих совместно с минеральными.

Технические требования к различным видам грунтов и органическим вяжущим материалам применяемым для приготовления укрепленных грунтов приведены в таблице 1.41.

Таблица 1.41

Вид грунта


Вяжущие материалы и

добавки

Дорожно-климатическая

зона строительства

Крупнообломочные, близкие к

оптимальному составу, и

неоднородные песчаные

(гравелистые, крупные и

средние) грунты.

Жидкие нефтяные битумы совместно с цементом, жидкие битумы.

Жидкие битумы с активными добавками.

IV, V
II, III, IV,V

Крупнообломочные,

неоптимального состава, и однородные песчаные (крупные, средние и мелкие) грунты.

Битумные эмульсии совместно с карбамидными смолами. Жидкие нефтяные

битумы совместно с цементом, жидкие битумы с активными добавками. Битумные эмульсии совместно с цементом или добавкой извести.

II, III

IV, V


II, III, IV, V

Пески пылеватые, супеси песчанистые и пылеватые с числом пластичности менее 3

Битумные эмульсии совместно с цементом или добавкой извести. Жидкие битумы с активными добавками.


II, III, IV, V

Супеси пылеватые близкие к

оптимальному составу галечниковые или гравелистые

Битумные эмульсии совместно с цементом или добавкой извести. Жидкие битумы с активными добавками. Жидкие нефтяные битумы совместно с цементом.

II, III, IV, V

II, III

IV, V


Супеси пылеватые и суглинки легкие пылеватые

Битумные эмульсии совместно с цементом или добавкой извести. Жидкие битумы с активными добавками. Битумные эмульсии совместно с карбамидными смолами.

Жидкие нефтяные битумы совместно с цементом.

II, III, IV, V
II, III
IV, V


Суглинки тяжелые пылеватые

Жидкие битумы с добавкой извести и поверхностно-активных веществ.

Жидкие битумы.

II, III, IV, V
IV, V

Глины легкие песчанистые и

пылеватые с числом

пластичности не более 22

Жидкие битумы с добавкой извести и поверхностно-активных веществ.


III, IV, V


Грунты, а также такие обработанные материалы, как песчано-щебеночно-гравийные смеси и золошлаковые смеси, обработанные неорганическими вяжущими (различные виды цементов марки не ниже 400, молотые шлаки, золы–уноса, и т.д.) для дорожного и аэродромного строительства должны удовлетворять техническим требованиям (ГОСТ 23558) по прочности и морозостойкости приведенным в таблице 1.42 (7).

Область применения обработанных материалов и укрепленных грунтов.

Таблица 1.42.



Вид

Мате-риала


Тип

дорож-

ной

одеж-ды


Марка по прочности на сжатие,

не ниже

Марка по морозостойкости

независимо от марки по прочности

для районов со среднемесячной

температурой воздуха наиболее

холодного месяца, 0С, не менее

Покры-тие

со слоем

износа

Осно-вание

Допол-ни-

тельный

слой основания


От 0

до - 5


От –5

до - 15


От – 15

до - 30


Ниже

- 30

Обрабо-танные мате-риалы

Капи-таль-

ный

Не

применя-

ются


М60


М10


F15


F25


F25


F50


Обрабо-тан-

ные мате-риалы

и укреплен-

ные грунты

Капи-таль-

ный

Тоже

М40

М10

F15

F25

F25

F50

Облег-

ченный

Тоже

М40

М10

F10

F15

F25

F50


Пере-ход-

ный

Тоже

М20

----

F5

F10

F15

F25


М40


----


----


F10


F15


F25

Не

При-меня-ются


Примечание. М40 – прочность на сжатие (40 кг/см2) в проектном возрасте, F10 – марка по морозостойкости – установленное число циклов замораживания и оттаивания, при которых допускается снижение прочности на сжатие не более чем на 25% от нормируемой прочности в проектном возрасте.

Создание грунтовых материалов находится в сфере физико-химического направления методов технической мелиорации, в основе которых лежат процессы формирования искусственных твердых веществ, распределенных в поровом пространстве и цементирующих структурные элементы грунтов, что обуславливает улучшение их физико-механических свойств в результате физико-химических реакций, поликонденсации кремневой кислоты и алюмосиликатов, плавления минералом и т.п.

Для управления свойствами грунтов применяются методы технической мелиорации лежащие в сфере физико-механической стабилизации. К ним относятся методы уплотнения, консолидации, армирования и другие. Для повышения уплотняемости, снижения влажности и обусловленное этим улучшение деформационно- прочностных свойств глинистых грунтов в земляном полотне применяется микродобавка к ним поверхностно-активных веществ – стабилизаторов ( ДЕК, Статус, Роадбонд и другие).

При создании земляного полотна на слабых грунтах для определения конструкции и технологии его строительства на основе расчета находят тип основания по устойчивости, который соответствует таблице 1.43. (30):
Таблица 1.43.

Тип основания по устойчивости


Тип основания

Коэффи-

циент безопас-

ности


Характеристика

устойчивости


Преобладающие

деформации грунта


Использование слабых грунтов в

основании


I


Кбезнач > 1

Устойчивость обеспече-

на при любой техноло-

гии отсыпки насыпи.


Сжатие

Можно использо-

вать в основании


II


Кбезнач < 1

Кбезкон > 1

Устойчивость при

быстрой отсыпке

не обеспечена,

при медленной -

обеспечена

При быстрой отсыпке –

выдавливание грунта

из основания,

при медленной –

сжатие

Можно использо-

вать слабое

основание при особой технологии

отсыпки насыпи.



III



Кбезкон < 1


Устойчивость не обеспечена при любых

режимах отсыпки

насыпи



Выдавливание слабого

грунта из основания

Без специальных

мер использовать

в основании нель-

зя. Необходимы бермы, удаление слабого слоя или

сваи.


Примечание. Кбез – коэффициент безопасности, который равен отношению Рбез/ Р расч., где Рбез – безопасная нагрузка, Ррасч – проектная нагрузка на основание.


1.3. Лабораторные методы испытаний грунтов.

Лабораторные методы испытаний применяются для определения классификационных свойств грунтов необходимых для наименования грунта в соответствии с ГОСТ 25100, а также геотехнических свойств грунтов при расчете прочности и деформируемости оснований транспортных сооружений и конструкций.

Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов для лабораторных исследований осуществляется в соответствии с государственным стандартом ГОСТ 12071 (5).

Отбор образцов грунта нарушенного или ненарушенного сло­жения (монолитов) следует осуществлять в зависимости от свойств грунта и целевого назначения инженерно-геологических работ. Монолиты сразу после отбора должны быть ориентированы (отмечают верх монолита). Размеры образцов и их число должны быть достаточными для выполнения необходимого комплекса лабораторных работ по опре­делению состава, состояния и свойств грунта и отвечать требовани­ям соответствующих стандартов на методы определения характерис­тик грунтов, которые приведены в таблице 1.44.
Размеры и масса образцов для лабораторных испытаний грунтов.

Таблица 1.44.

Номер

норматив-

ного доку-

мента


Характеристика

грунта

Метод

определения

Область

применения

Масса и размер

испытываемых

образцов


ГОСТ

5180 - 84


Влажность

Высушивание до

постоянной

массы

Все дисперсные

грунты, кроме

крупно-

обломочных


15 – 50 г.



Суммарная влажность



Средней пробой

Мерзлые грунты

со слоистой и

сетчатой

криогенной

структурой



1 – 3 кг



Границы текучести

и раскатывания

Пенетрация

конусом и

раскатывание

в жгут


Глинистые

грунты



300 г.


Плотность


Режущим

кольцом

Грунты,

поддающиеся

вырезке или

не сохраняющие

формы без

кольца,

сыпучемерзлые.



70 мм < d

21мм < h < 70мм

 = 2.0 – 4.0мм

Глинистые не

мерзлые грунты

50 мм < d

15мм < h < 40мм

 = 1.5 – 2.0мм

Взвешивание в во

де парафиниро-

ванных образцов

Глинистые не

мерзлые грунты


50 см3 < V

Взвешивание в

нейтральной

жидкости.

Глинистые

мерзлые грунты


100 – 150 г



Плотность частиц

грунта


Пикнометричес-

кий

Все диспесные

грунты за исклю-

чением крупно-

обломочных


100 – 200 Г

ГОСТ

22733

Максимальная

плотность

Послойное

трамбование

Песчаные и гли-

нистые грунты

Не менее 10 кг

ГОСТ

12536

Состав

гранулометрический

Ситовой

Песчаные

грунты

100 – 2000 г

Ареометрический

Глинистые

грунты

200 г.

ГОСТ

23161

Относительная просадоч

ность при различных

давлениях и начальное

просадочное давление

Компрессионное

сжатие по схеме

двух кривых

Глинистые

грунты

пылеватые

просадочные

Цилиндр

71 мм < d

при отношении

h / d = 1 : 3,5


ГОСТ

24143

Относительное

набухание

Компрессионное

сжатие

Глинистые и

набухающие

грунты

Цилиндр

71 мм < d

при отношении

h / d = 1 : 3,5

ГОСТ

12248

Прочность немерзлых грунтов:

прочность на одноосное

сжатие

Одноосное

сжатие

Скальные и

глинистые

сохраняющие

форму грунты

Цилиндр

38 мм < d

при отношении

h / d = 1 : 1 -

- 2 : 1

Сопротивление сдвигу:

угол внутренного трения

удельное сцепление

Испытание при

трехосном

сжатии

Дисперсные

грунты кроме

крупно-

обломочных

Цилиндр

D = 40 – 100 мм

при отношении

h / d = 2:1 – 2.5:1


Минимальные размеры монолитов, отбираемых из открытых горных выработок, должны быть 100х100х100 мм, а из буровых сква­жин — по таблице 1.45.

Минимальные размеры монолитов грунта, отбираемых

из буровых скважин в миллиметрах

Таблица 1.45.



Грунты

Минимальная

высота монолита в мм

Минимальный

диаметр

монолита

в мм

Размер

нарушенной

переферийной

зоны

Скальные

60 - 70

40

3

Крупнообломочные

----

200

20

Песчаные

100

90

10



Глинистые

твердые

полутвердые

150

90

10

тугопластичные

пластичные

мягкопластичные

150

100

10

текучепластичные

текучие

100

80

5


Примечание. В сложных условиях допускается отбирать монолиты, состоящие из двух или более кусков с минимальной высотой каждого не менее 70 мм.
Горные выработки, из которых производят отбор образцов, должны быть защищены от проникновения поверхностных вод и атмосферных осадков, а в зимнее время — от промерзания.

Образцы мерзлого грунта необходимо отбирать при отрица­тельной температуре окружающего воздуха, в теплое время года — при условии их немедленной теплоизоляции и доставки в хранили­ще с отрицательной температурой воздуха.

Для отбора монолитов из открытых горных выработок ис­пользуют лопату, нож, режущие кольца и грунтоносы разного типа, а для отбора монолитов из буровых скважин используют оди­нарные и двойные колонковые трубы, виброзонды или грунтоносы.

Для упаковки образцов грунта нарушенного сложения при­меняют тару, обеспечивающую сохранение мелких частиц грунта (мешочки из синтетической пленки, плотной ткани или водостой­кой бумаги); для образцов, требующих сохранения природной влаж­ности, применяют металлические коррозионно-стойкие или пласт­массовые банки с герметически закрывающимися крышками.

Для изоляции монолитов применяют парафин нефтяной марки НВ 56-58 по ГОСТ 23683 с добавкой 35—50 % (по массе) гудрона, марлю, изоляционную ленту.

Допускается для изоляции монолитов применять вместо смеси парафина с гудроном заменители: смесь 60 % парафина, 25 % воска, 10 % канифоли и 5 % минерального масла или смесь 37,5 % воска, 37,5 % канифоли, 25 % окиси железа; церезин по ГОСТ 2488.

Для отбора образцов грунта, требующих сохранения природ­ной влажности, бурение скважин следует вести без применения про­мывочной жидкости и без подлива в них воды, с пониженным чис­лом оборотов бурового инструмента (не более 60 об/мин).

Для отбора образцов мерзлого грунта бурение скважин следу­ет вести укороченными рейсами (0,2—0,3 м) с пониженным числом оборотов бурового инструмента (не более 20 об/мин); допускается вести бурение с продувкой воздухом, охлажденным до отрицатель­ной температуры.

Монолиты, у которых сохраняется форма без жесткой тары, отбирают с помощью ножа, лопаты и пр. в виде куска грунта (обыч­но в виде куба или параллелепипеда).

Из буровых скважин монолиты следует отбирать грунтоноса­ми с уровня зачищенного забоя скважины. Бурение скважин при этом осуществляют без подлива воды с перекрытием водоносных горизонтов обсадными трубами. При про­ходке оплывающих и осыпающихся грунтов обязательно применяют обсадные трубы. Применение ударных инструментов, нарушающих естественное сложение грунта, допускается только до глубины, меньшей на 1 м глубины отбора монолита.

При отборе монолитов следует соблюдать следующий режим бу­рения:

число оборотов бурового инструмента............. менее 100 об/мин;

осевая нагрузка................................................... 6—10 кН.

Максимальная длина рейса не должна превышать 2,0 м для скаль­ных, 1,5 м — для крупнообломочных грунтов и 0,7 м — для песков и глинистых грунтов. Высота монолита должна быть не менее его диа­метра.

Образцы грунта нарушенного сложения, для которых требу­ется сохранение природной влажности, укладывают в тару с герме­тически закрывающимися крышками. Грунт должен заполнить тару полностью. Внутрь тары вместе с образцом грунта нарушенного сложе­ния укладывают этикетку, завернутую в кальку, покрытую слоем парафина с гудроном; вторую этикетку наклеивают на тару. Содер­жание этикетки допускается наносить на тару.

Монолит немерзлого грунта, отобранный без жесткой тары, следует немедленно изолировать способом парафинирования, туго обматывая его слоем марли, пропитанной смесью парафина с гуд­роном. Затем весь монолит в марле надлежит покрыть слоем смеси парафина с гудроном, обмотать вторым слоем марли, пропитанной смесью парафина с гудроном, и еще раз покрыть слоем парафина с гудроном толщиной не менее 2 мм. До парафинирования на верх­нюю грань монолита следует положить этикетку, завернутую в каль­ку, покрытую слоем парафина с гудроном. Смесь парафина с гудроном, применяемая для парафинирования, должна иметь температуру 55—60 °С.

Монолиты немерзлого грунта, отобранные в жесткую тару или помещенные в нее после отбора, должны быть немедленно упа­кованы. Открытые концы следует закрыть жесткими крышками с резиновыми прокладками. При отсутствии резиновых прокладок место соединения крышки с тарой покрывают двойным слоем изоляци­онной ленты или парафинируют.

До установки крышки на верхнюю грань монолита укладывают этикетку. Второй экземпляр этикетки прикрепляют на боковую по­верхность жесткой тары. Монолиты, отобранные в кольца приборов, необходимо изо­лировать способом парафинирования.

Монолиты мерзлого грунта следует изолировать способом намораживания на них корки льда толщиной не менее 1 см. Для этого монолит следует многократно погрузить в охлажденную воду или облить охлажденной водой.

Образцы грунта, предназначенные для транспортирования в лаборатории, необходимо упаковывать в ящики (термосы).

При укладке монолиты отделяют от стен ящика плотным слоем заполнителя толщиной 3—4 см и друг от друга слоем толщиной 2— 3 см.

В качестве заполнителя используют влажные (для монолитов не­мерзлого грунта) или сухие (для монолитов мерзлого грунта) дре­весные опилки, стружку или аналогичные им по свойствам матери­алы.

В лабораторию, расположенную вблизи места отбора, образ­цы допускается транспортировать без ящиков, но с обязательным соблюдением мер защиты от повреждения изоляционного слоя об­разцов и подсыхания грунта.

Монолиты грунта при транспортировании не должны под­вергаться резким динамическим и температурным воздействиям. Упакованные образцы грунта, доставленные в лабораторию без документации, принимать на хранение и производство лабора­торных испытаний запрещается.

Упакованные образцы грунта нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности, а также упа­кованные монолиты следует хранить в помещениях или камерах, в которых воздух имеет относительную влажность 70—80 % и темпера­туру плюс 2—10 °С; при хранении монолитов мерзлого грунта — относительную влажность 80—90 % и отрицательную температуру.

Срок хранения упакованных образцов грунта нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажнос­ти, с момента отбора до начала лабораторных испытаний не должен превышать 2 сут. Сроки хранения монолитов немерзлого грунта с момента отбора до начала лабораторных испытаний в помещениях или камерах не должны превышать: 1,5 мес — для скальных грунтов, песков, глинистых грунтов твер­дой и полутвердой консистенции; 1 мес — для других разновидностей грунтов.

Образцы мерзлого грунта допускается хранить не более 10 сут.

При длительном хранении монолитов немерзлых грунтов их необходимо покрывать влажной тканью или влажными опилками. Монолиты грунта, имеющие повреждения изоляционного слоя, дефекты упаковки или нарушение условий хранения, допус­кается принимать к лабораторным испытаниям только как образцы грунта нарушенного сложения.
1.3.1. Методы лабораторного определения

гранулометрического (зернового) состава грунтов.
Гранулометрнческий (зерновой) состав грунта следует оп­ределять по весовому содержанию в нем частиц различной крупности, выраженных в процентах по отношению к весу сухой пробы грунта, взятой для анализа (ГОСТ 12536). Гранулометрический состав служит для классификации крупнообломочных и песчаных грунтов по размерам слагающих их частиц в соответствии с ГОСТ 25100.

Гранулометрический (зерновой) состав грунтов следует определять методами, предусмотренными в табл. 1.46.

Пробы грунта при разделении их на фракции подготавли­вают:

для выделения частиц размером более 0,1 мм — растиранием грунта;

для выделения частиц размером менее 0,1 мм — размачиванием. кипячением в воде с добавлением аммиака и растиранием грун­та. а для грунтов, суспензия которых коагулирует при опробова­нии на коагуляцию, — растиранием грунта и добавлением пирофосфорнокислого натрия.

Для специальных целей, предусмотренных заданием, пробу грунта подготавли- вают: для определения гранулометрического (зернового) состава глинистого грунта максимальной диспергации — кипячением в воде с добавлением пирофосфорнокнслого натрия.


Методы определения гранулометрического состава.

Таблица 1.46.

Наименование грунтов


Состав

грунта


Метод определения


Песчаные, при выде­лении зерен песка крупностью:


от 10 до 0.5 мм


Грануломет-рический (зерновой)


Ситовой без промыв­ки водой


от 10 до 0.1 мм


Ситовой с промывкой водой




Глинистые


Грануломет- рнческий (зерновой)


Ареометрический


Грануломет-рический (зерновой)

и микро­аг-регатный составы


Пипеточный. Приме­няется только для спе­циальных целей, преду­смотренных заданием



Для определения гранулометрического (зернового) состава грунтов следует брать образцы, высушен­ные до воздушно-сухого состояния и растертые в фарфоровой ступ­ке пестиком с резиновым наконечником.

Допускается производить растирание образцов грунта в расти­рочной машине, не вызывающей дробления частиц.

Для определения гранулометрического (зернового) состава грунтов, содержащих органические вещест­ва следует брать образцы природной влажности.

При определении гранулометрического (зернового) соста­ва песчаных грунтов ситовым методом с промывкой водой применяют водопроводную или профильтрованную дождевую (речную) воду, а при определении гранулометрического (зернового) состава глинистых грунтов — дистиллированную воду.

При определении гранулометрического (зернового) состава глинистых грунтов ареометрическнм или пипеточным методом цилиндры, в которых производится отстаи­вание суспензии, должны быть защищены от колебания темпера­туры и не подвергаться сотрясениям.

Взвешивание проб грунта на технических весах должно производиться с погрешностью до 0,01 гс, а при массе проб грунта 1000 гс и более взвешивание допускается производить с погреш­ностью до 1 гс.

Взвешивание на аналитических весах должно производиться с погрешностью до 0,001 гс.

Результаты вычисления гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава грунтов должны определяться с по­грешностью до 0.1%.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО (ЗЕРНОВОГО) СОСТАВА ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ СИТОВЫМ МЕТОДОМ

Для определения гранулометрического (зернового) соста­ва песчаных грунтов ситовым методом необходима следующая ап­паратура:

набор сит (с поддоном); сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1,0,5; 0.25; 0.1 мм;

весы лабораторные по ГОСТ 24104, стаканчики стеклянные по ГОСТ 25336; ступка фарфоровая по ГОСТ 9147; пестик по ГОСТ 9147 с резиновым наконечником; чашка фарфоровая по ГОСТ 9147; груша резиновая; нож; эксикатор по ГОСТ 25336 с прокаленным хлористым каль­цием по ГОСТ 4161; шкаф сушильный.

Подготовка к испытанию:

Для разделения грунта на фракции ситовым методом без промывки водой применяют сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5;

с промывкой водой - сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0.5; 0,25; 0,1 мм.

Среднюю пробу для анализа следует отбирать методом квартования.

Для этого распределяют грунт тонким слоем по лис­ту плотной бумаги или фанеры, проводят ножом в продольном и поперечном направлениях борозды, разделяя поверхность грунта на квадраты, и отбирают понемногу грунт из каждого квадрата.

Вес средней пробы должен составлять: для грунтов, не содер­жащих частиц размером более 2 мм — 100 г; для грунтов, содер­жащих до 10% (по весу) частиц размером более 2 мм — не менее 500 г; для грунтов, содержащих от 10 до 30% частиц размером более 2 мм — 1000 г; для грунтов, содержащих свыше 30% частиц. размером более 2 мм — не менее 2000 г.

Разделение грунта на фракции без промывки водой.

Среднюю пробу грунта надлежит отобрать в воздушно-сухом состоянии методом квартования и взвесить на технических весах.

Взвешенную пробу грунта следует просеять сквозь на­бор сит с поддоном ручным или механизированным способом. При просеивании пробы весом более 1000 г следует высыпагь грунт в верхнее сито в два приема.

Фракции грунта, задержавшиеся на ситах, высыпают, начиная с верхнего сита в ступку и дополнительно растирают пестиком с резиновым наконечником, после чего вновь просеивают на этих же ситах.

Полноту просеивания фракций грунта проверяют встряхива­нием каждого сита над листом бумаги. Если при этом на лист вы­падают частицы, то их высыпают на следующее сито; просев про­должают до тех пор, пока на бумагу перестанут выпадать части­цы

Фракции грунта, задержавшиеся после просеивания на каждом сите и прошедшие в поддон, следует перенести в заранее взвешенные стаканчики или фарфоровые чашечки и взвесить.

Сложить веса всех фракций грунта. Если полученная сумма веса всех фракций грунта превышает более чем на 1 % вес взятой для анализа пробы, то анализ следует повторить.

Потерю грунта при просеивании разносят по всем фракциям пропорционально их весу.

Разделение грунта на фракции с промывкой водой.

Пробу грунта надлежит высыпать в заранее взвешен­ную фарфоровую чашку, смочить водой и растереть пестиком с резиновым наконечником. Затем следует залить грунт водой, взмутить суспензию и дать отстояться 10—15 с. Слить воду с не ­осевшими частицами (взвесь) сквозь сито с отверстиями размером 0,1 мм.

Взмучивание и сливание следует производить до полного осветления воды над осадком: смыть оставшиеся на сите частицы при помощи резиновой груши в фарфоровую чашку, а отстоявшу­юся воду слить.

Промытую пробу грунта необходимо высушить до воз­душно-сухого состояния и взвесить чашку с грунтом.

Вес частиц грунта размером менее 0,1 мм следует оп­ределить по разности между весом средней пробы, взятой для анализа, и весом высушенной пробы грунта после промывки.

Грунт следует просеять сквозь набор сит. Полноту просеивания фракций грунта сквозь каждое сито следует проверять над листом бумаги.

Каждую фракцию грунта, задержавшуюся на ситах, следует взвесить отдельно. Потерю грунта при просеивании раз­носят по фракциям пропорционально их весу.

Обработка результатов анализа:

Содержание в грунте каждой фракции А в % надлежит вычислять по формуле

А = gф / g1 (1.15)

где gф - вес данной фракции грунта, г;

g1 - вес средней пробы грунта, взятой для анализа, г.

Результаты анализа регистрируют в журнале, в котором указывают процентное содержание в грунте фракций:

а) размером более 10; 10—5; 5—2; 2—1; 1—0,5 и менее 0,5 мм— при разделении грунта без промывки водой;

б) размером более 10; 10—5; 5—2; 2-1; 1—0,5; 0,5—0,25;

0.25—0,1 и менее 0,1 мм — при разделении грунта с промывкой водой.

Результаты анализа необходимо сопровождать указанием ме­тода определения.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО (ЗЕРНОВОГО) СОСТАВА

ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ АРЕОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Определение гранулометрического (зернового) состава глини­стых грунтов ареометрическим методом производят путем измере­ния плотности суспензии ареометром в процессе ее отстаивания.

Для определения гранулометрического (зернового) сос­тава глинистых грунтов необходима следующая аппаратура:

ареометр со шкалой 0,995—1—1,030 и ценой давления, 0.001; набор сит с поддоном; сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1.0; 0,5; 0,25; 0,1 мм; весы лабораторные по ГОСТ 24104 с гирями по ГОСТ 7328; стаканчики стеклянные по ГОСТ 25336; ступка фарфоровая по ГОСТ 9147; пестик по ГОСТ 9147 с резиновым наконечником; чашка фарфоровая по ГОСТ 9147; нож; эксикатор по ГОСТ 25336 с прокален­ным хлористым кальцием по ГОСТ 4161; колба коническая плоскодонная емкостью 750—1000см'; воронки по ГОСТ 25336; цилиндр мерный емкостью 1 л и диамет­ром 60±2 мм; термометр с погрешностью до 0.50 С по ГОСТ 215; мешалка; секундомер; промывалка; пипетка на 25 мл; обратный холодильник; 4% или 6,7%-ный пирофосфорнокнслый натрий по ГОСТ 342; 25%-ный раствор аммиака по ГОСТ 3760; баня песчаная.

Следует отобрать методом квартования среднюю пробу грунта весом около 200 гс в воздушно-сухом состоянии и просеять сквозь набор сит с размером отвер­стий 10; 5; 2; 1 мм.

Взвешивают фракции грунта, задержавшиеся на ситах и про­шедшие в поддон.

Примечание. Если в образце нет крупных частиц, просеивание сквозь сито с размером отверстий 2 мм и более не производят.

Отбирают методом квартования среднюю пробу из грун­та, прошедшего сквозь сито с размером отверстий 1 мм, в заранее взвешенную фарфоровую чашку и взвешивают ее. Вес средней пробы должен быть для глин около 20 г, для суглинков — около 30 г, для супесей — около 40 г.

Из грунтов, содержащих органические вещества, следует от­бирать пробу грунта с учетом природной влажности, со­ответственно увеличив величину пробы.

Одновременно с взятием средней пробы для определения гранулометрического состава отбирают пробы грунта ве­сом не менее 15 г каждая для определения гигроскопической или природной влажности и удельного веса по ГОСТ 5180 (3).

Производят опробование суспензии грунта на коагуля­цию. Отбирают методом квартования пробу грунта весом около 2 гс, растирают ее с 4—6 см3 дистиллированной воды в фарфо­ровой чашке пестиком с резиновым наконечником. Затем доли­вают в чашку еще 14—16 см3 дистиллированной воды и кипятят суспензию в течение 5—10 мин. Выливают суспензию в пробирку или в мерный цилиндр емкостью 100—150 см3 к доливают дис­тиллированную воду в таком количестве, чтобы объем суспен­зии был равен около 100 см3 для глин,

70 см3 — для суглинков и 50 см3 — для супесей.

Взбалтывают суспензию и оставляют в покое на сутки. Если суспензия за это время коагулирует, выпавший на дно пробирки (или мерного цилиндра) осадок должен иметь рыхлую, хлопье­видную структуру, а жидкость под осадком должна быть проз­рачная.

При разделении на фракции пробы грунта, суспензия которой при опробовании на коагуляцию не коагулиру­ет, для промывания, смывания осадков и разбавления суспен­зии должна применяться дистиллированная вода с добавлением на 1 л 0,5 см3 25%-ного раствора аммиака.

Среднюю пробу грунта, суспензия которого при опробо­вании на коагуляцию не коагулирует, переносят в колбу емко­стью 750—1000 см3, смывая остаток пробы в чашке струёй воды из промывалки. Доливают в колбу воду, чтобы общее количество ее было де­сятикратным по отношению к весу средней пробы грунта. Грунт, залитый водой, выдерживают одни сутки.

После суточной выдержки в колбу следует прибавить 1 см3 25%-ного раствора аммиака, закрыть колбу пробкой с об­ратным холодильником или воронкой диаметром 4—5 см и ки­пятить суспензию в течение 1 ч (кипячение не должно быть бур­ным). После кипячения необходимо охладить суспензию да ком­натной температуры.

Суспензию необходимо слить в стеклянный цилиндр емкостью 1 л сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм, помещен­ное в воронку диаметром приблизительно 14 см. Оставшиеся на внутренней поверхности колбы частицы грунта следует тщательно смыть водой из промывалки.

К средней пробе грунта, суспензия которого при опро­бовании на коагуляцию коагулирует, добавляют воду, взбалты­вают и сливают взвесь в стеклянный цилиндр сквозь сито с раз­мером отверстий 0.1 мм, не производя размачивания в течение суток и последующего кипячения.

Задержавшиеся на сите частицы и агрегаты грунта необходимо смыть струёй воды в фарфоровую чашку, где их тща­тельно растереть пестиком с резиновым наконечником. Слить образовавшуюся в чашке взвесь в цилиндр сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм. Рас­тирание осадка в чашке и сливание взвеси сквозь сито в цилиндр следует продолжать до полного осветления воды над частица­ми, оставшимися на дне чашки.

Частицы грунта, задержавшиеся на сите, надлежит до­бавить к частицам, оставшимся на дне фарфоровой чашки, пе­ренести их в заранее взвешенный фарфоровый тигель или стек­лянный стаканчик, выпарить на песчаной бане, высушить в сушильном шкафу до постоянного веса.

Высушенные до постоянного веса частицы грунта сле­дует просеять сквозь сита с размером отверстий 0.5; 0,25 и 0,1 мм.

При анализе грунтов, содержащих органические вещества, частицы следует просеять сквозь набор сит с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0.5; 0.25; 0.1 мм.

Частицы грунта, прошедшие сквозь сито с размером отвер­стий 0,1 мм. следует перенести в цилиндр с суспензией. Фракции грунта, задержавшиеся на ситах, следует взвесить. Суспензию в мерном цилиндре необходимо довести до объе­ма I л.

При анализе грунта, суспензия которого при опробо­вании на коагуляцию коагулирует, перед доливанием воды в ци­линдр добавляют в него 25 см3 4% или 6,7%-ного пирофосфорнокислого натрия: 4% — из расчета на безводный пирофосфорнокислый натрий (Na4P2O7); 6,7% — из расчета на водный пиро-фосфорнокнслый натрий (Na4P2O7*10H20).

Проведение испытания

Суспензию следует взболтать мешалкой в течение 1 мин до полного взмучивания осадка со дна цилиндра, не допуская выплескивания суспензии, и отметить по секундомеру время окончания взбалтывания.

Определить по таблице 1.47 время взятия отсчета по ареометру после окончания взбалтывания суспензии. Затем за 10—12 с до замера плотности суспензии следует осторожно опустить в нее ареометр, который должен свободно плавать, не касаясь стенок цилиндра, и взять отсчет по ареометру. Продолжительность взятия отсчета по ареометру должна быть не более 5—7 с.

Таблица 1.47.


Диаметр фракции зерен грунта, мм



Время от конца взбалтывания суспензии до замера ее плотности

Менее 0.05

Менее 0.01

Менее 0.005


1 мин

30 мин

3 час

Примечание. Для удобства работы с ареометром следует брать упрощенные отсчеты, т. е. в отсчете плотности суспензии на шкале ареометра отбросить единицу и перенести запятую на три знака вправо; в этом случае деления будут представлять собой целые числа, а десятитысячные, ко­торые берут на глаз, — десятые.

Контроль за температурой суспензии необходимо осу­ществлять замером температуры с погрешностью до 0.5°С в те­чение первых 5 мин (до начала опыта) и затем после каждого замера плотности суспензии ареометром. При температуре, отличающейся от плюс 20°С, к отсчетам по ареометру, снимаемым с учетом примечания к п. 3.3.2, следует внести температурную по­правку, определяемую по таблице 1.48.

В отсчеты плотности суспензии необходимо внести поправки на нулевое показание ареометра, высоту мениска и диспергатор.

Обработка результатов

Процентное содержание фракций грунта размером более 10; 10—5; 5—2; 2—1 мм следует вычислить по формуле (1), при этом вес средней пробы грунта следует определять с поправкой на гигроскопическую или природную влажность.
Таблица 1.48.

Температура

суспензии


Поправки к отсчету по ареометру


Температура суспензии


Поправки к отсчету по ареометру


Температура

суспензии.

•с


Поправки к отсчету по ареометру


10,0

10.5

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

13.5

14,0

14,5

15.0

15.5

16.0

16,5


-1.2

-1.2

-1.2

-1.1

-1,1

-1,0

-1.0

-0.9

-0.9

-0.8

-0.8

-0.7

-0.6

-0.6


17.0

17.5

18.0

18.5

19.0

19,5

20.0

20.5

21.0

21.5

22.0

22.5

23,0

23.5


-0,5

-0.4

-0.3

-0,3

-0.2

-0.1

0.0

+0.1

+0.2

+0,3

+0,4

+0,5

+0.6

+0.7


24.0

24,5

25,0

25,5

26.0

26.5

27.0

27.5

28.0

28.5

29.0

29.5

30.0


+0.8

+0.9

+1.0

+1.1

+1.3

+1.4

+1,5

+1.6

+1.8

+1.9

+2.1

+2.2

+2.3







Вес средней пробы грунта g0 в г надлежит вычислить по приведенной ниже формуле с учетом поправки на гигроскопическую влаж­ность — при анализе воздушно-сухих образцов или на природную влажность — при анализе влажных образцов

g0 = g1/ (1+0.01* W) (1.16)

где g0 вес абсолютно-сухой средней пробы грунта, г;

g1 вес средней пробы грунта в воздушно-сухом состоянии (или природ- ной влажности), г;

W гигроскопическая (или природная) влажность, %.

Содержание фракций грунта размером более 0,5; 0,25 мм и 0,1 мм

L в % следует вычислять по формуле

L = gn*(100-k)/ g0 (1.17)

где gn — вес данной фракции грунта, высушенной до постоян­ного веса, г;

g0 — вес средней пробы грунта с поправкой на гигроскопиче­скую (или природную) влажность (взятой для арео­метра) г;

k суммарное содержание фракции грунта размером более - 1.0 мм, %.

По данным каждого замера ареометром надлежит вы­числить суммарное содержание грунта Lc в % по формуле

Lc = sRn*(100—k)/ (s-w* g0) (1.18)

где Lc — суммарное содержание всех фракций грунта менее дан­ного диаметра, %;

s — удельный вес грунта, г/см3;

w — удельный вес воды, равный 1 г/см3;

g0 вес абсолютно-сухой средней пробы грунта, г;

Rn — показания ареометра с поправками;

k суммарное содержание фракций грунта размером более 1 мм, %.

Определив суммарное процентное содержание фракций грунта с помощью ареометра, необходимо вычислить процентное содержание каждой фракции грунта последовательными вычита­ниями из большой величины меньшей.

Фракцию 0.10—0,05 мм находят по разности: из 100% вычитают сумму всех фракций, определяемых с помощью аэро­метра и ситовым анализом.

Результаты анализа надлежит регистрировать в жур­нале, в котором указывают процентное содер­жание в грунте фракций размером более 10; 10—5; 5—2; 2—1; 1—0,5; 0.5—0,25; 0,25—0,1; 0,1--0,05; 0,05—0,01; 0,01—0,005 и менее 0,005 мм, а также методы подготовки грунта к анализу.

Результаты анализа необходимо сопровождать указанием про­центного содержания гигроскопической (или природной) влажно­сти и химического вещества, применяемого для стабилизации суспензии.

1.3.2. Методы лабораторного определения физических

характеристик.
Методы лабораторного определения физических характеристик по ГОСТ 5180 - плотности и влажности - применяются к дисперсным грунтам за исключением крупнообломочных грунтов.

Подготовка к испытаниям и определение плотности мерз­лых грунтов должны проводиться в помещении с отрицательной температурой воздуха, на не подвергавшихся оттаиванию образ­цах. Перед испытаниями образцы должны быть выдержаны при заданной отрицательной температуре не менее 6 ч.

Метод определения характеристики выбирается в зависи­мости от свойств грунта в соответствии с таблице 1.49.

Физические характеристики следует определять не менее чем для двух параллельных проб, отбираемых из исследуемого образца грунта.

Значение характеристик вычисляют как среднее арифмети­ческое из результатов параллельных определений. При обработке результатов испытаний плотность вычисля­ют с точностью до 0,01 г/см3, влажность до 30% —с точностью до 0,1%, влажность 30% и выше—с точностью до 1%.

Погрешность измерения массы (взвешивания) не должна превышать:

при массе от 10 до 1000 г ... 5 г.

» » от 1 до 5 кг .... 0,02 г

Методы определения характеристик грунтов.

Таблица 1.49.


Определяемая характеристика грунта


Метод определения


Грунты (область применимости метода)


В Л А Ж Н О С Т Ь

Влажность, в том числе гигроскопи­ческая


Высушивание до постоянной массы


Все грунты


Суммарная влажность


Средней пробой


Мерзлые слоистой и сетча- той криогенной текстуры


Влажность границы текучести


Пенетрацня конусом


Пылевато-глинистые


Влажность границы раскаты­вания


Раскатывание в жгут


То же


Прессование


То же


П Л О Т Н О С Т Ь


Плотность грунта



Режущим кольцом


Легко поддающиеся вырезке или не сохраняющие свою форму без кольца, сыпуче- мерзлые и с массив­ной крио- генной текстурой


Взвешивание в воде пара­финированных образцов


Пылевато-глинистые немерзлые, склонные к крошению или трудно-поддающиеся вырезке


Взвешивание в нейтральной жидкости


Мерзлые


Плотность сухого грунта


Расчетный


Все грунты


Плотность частиц грунта



Пикнометрический с водой


Все грунты, кроме засоленных н набухающих


То же, с ней­тральной жидкостью


Засоленные и набухающие


Метод двух пикнометров


Засоленные



ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТА МЕТОДОМ

ВЫСУШИВАНИЯ ДО ПОСТОЯННОЙ МАССЫ

Влажность грунта определяют как отношение мас­сы воды, удаленной из грунта высушиванием до постоянной мас­сы, к массе сухого грунта.

Пробу грунта для определения влажности отбирают мас­сой 15—50 г, помещают в заранее высушенный, взвешенный и про­нумерованный стаканчик и плотно закрывают крышкой. Пробы грунта для определения гигроскопической влаж­ности грунта массой 10—20 г отбирают способом квартования из грунта в воздушно-сухом состоянии растертого, просеянного сквозь сито с диаметром 2 мм и выдержанного открытым не менее 2 ч при данной температуре и влажности воздуха.

Проведение испытаний

Пробу грунта в закрытом стаканчике взвешивают. Стаканчик открывают и вместе с крышкой помещают в нагретый сушильный шкаф. Грунт высушивают до постоянной массы при температуре (105±2) °С. Загипсованные грунты высу­шивают при температуре (80±2)°С.

Песчаные грунты высушивают в течение 3 ч, а осталь­ные—в течение 5ч. Последующие высушивания песчаных грунтов производят в те­чение 1 ч, остальных—в течение 2 ч. Загипсованные грунты высушивают в течение 8 ч. По­следующие высушивания производят в течение 2 ч. После каждого высушивания грунт в стаканчике охлаж­дают в эксикаторе с хлористым кальцием до температуры поме­щения и взвешивают. Высушнвание производят до получения разности масс грунта со стаканчиком при двух последующих взвешиваниях не более 0,02 г. Если при повторном взвешивании грунта, содержащего органические вещества, наблюдается увеличение массы, то за ре­зультат взвешивания принимают наименьшую массу.


Обработка результатов

Влажность грунта w %, вычисляют по формуле

w = 100*(m1 – m0)/( m0m) (1.19)

где m масса пустого стаканчика с крышкой, г;

m1масса влажного грунта со стаканчиком и крышкой, г;

m0—масса высушенного грунта со стаканчиком и крышкой, г.

Допускается выражать влажность грунта в долях единицы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОЙ ВЛАЖНОСТИ МЕРЗЛОГО

ГРУНТА

Образец мерзлого грунта со слоистой или сетчатой крио­генной текстурой массой 1—3 кг (имеющий не менее трех ледя­ных и минеральных прослоек каждого направления) помещают в предварительно высушенную, взвешенную и пронумерованную та­ру. Допускается оттаивание образцов грунта в плотно завязанных полиэтиленовых пакетах во время транспортирования и хранения,

Проведение испытаний

Образец грунта в таре взвешивают, дают ему оттаять и доводят до однородного состояния, близкого к границе текучести для пылевато-глинистых грунтов, или полного водонасыщения для песчаных грунтов, перемешивая его металлическим шпателем и добавляя дистиллированную воду или осторожно сливая избыток воды после ее осветления. Грунт в таре вновь взвешивают и отбирают из него про­бы для определения влажности перемешанного грунта.

Обработка результатов

Суммарную влажность Wtot, %, мерзлого грунта вычисля­ют по формуле

Wtot = [(m3 - m2)(100+w)/ (m4- m2)] -100 (1.20)

где m2—масса тары, г; m3—масса образца грунта (с тарой), г; m4— масса перемешанного грунта (с тарой), г; w влажность перемешанного грунта, %.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦЫ ТЕКУЧЕСТИ

Границу текучести определяют как влажность при­готовленной из исследуемого грунта пасты, при которой балансирный конус погружается под действием собственного веса за 5 с на глубину 10 мм.

Подготовка к испытаниям

Для определения границы текучести используют моноли­ты или образцы нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности. Для грунтов, содержащих органические вещества, границу те­кучести определяют сразу после вскрытия образца. Для грунтов, не содержащих органических веществ, допуска­ется использование образцов грунтов в воздушно-сухом состоянии.

Образец грунта природной влажности разминают шпате­лем в фарфоровой чашке или нарезают ножом в виде тонкой стружки (с добавкой дистиллированной воды, если это требуется), удалив из него растительные остатки крупнее 1 мм, отбирают из размельченного грунта методом квартования пробу массой около 300 г и протирают сквозь сито диаметром 1 мм.

Пробу выдерживают в закрытом стеклянном сосуде не менее 2 ч.

Образец грунта в воздушно-сухом состоянии растирают в фарфоровой ступке или в растирочной машине, не допуская дробления частиц грунта и одновременно удаляя из него расти­тельные остатки крупнее 1 мм, просеивают сквозь сито с сеткой № 1, увлажняют дистиллированной водой до состояния густой пасты, перемешивая шпателем, и выдерживают в закрытом стек­лянном сосуде.

Для удаления избытка влаги из образцов илов произво­дят обжатие грунтовой пасты, помещенной в хлопчатобумажную ткань между листами фильтровальной бумаги, под давлением (пресс, груз). Грунтовую пасту из илов не допускается выдержи­вать в закрытом стеклянном сосуде. Добавлять сухой грунт в грунтовую пасту не допуска­ется.

Проведение испытаний

Подготовленную грунтовую пасту тщательно перемеши­вают шпателем и небольшими порциями плотно (без воздушных полостей) укладывают в цилиндрическую чашку к балансирному конусу. Поверхность пасты заглаживают шпателем вровень с кра­ями чашки. Балансирный конус, смазанный тонким слоем вазелина, подводят к поверхности грунтовой пасты так, чтобы его острие касалось пасты. Затем плавно отпускают конус, позволяя ему по­гружаться в пасту под действием собственного веса.

Погружение конуса в пасту в течение 5 с на глубину 10 мм показывает, что грунт имеет влажность, соответствующую границе текучести. При погружении конуса в течение 5 с на глубину менее 10 мм, грунтовую насту извлекают из чашки, присоединяют к ос­тавшейся пасте, добавляют немного дистиллированной воды, тща­тельно перемешивают ее и повторяют ранее описанные операции.

При погружении конуса за 5 с на глубину более 10 мм грунтовую пасту из чашки перекладывают в фарфоровую чашку, слегка подсушивают на воздухе, непрерывно перемешивая шпате­лем и повторяют операции.

По достижении границы текучести из пасты от­бирают пробы массой 15—20 г для определения влажности.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦЫ РАСКАТЫВАНИЯ

Границу раскатывания (пластичности) определяют как влажность приготовленной из исследуемого грунта пасты, при которой паста, раскатываемая в жгут диаметром 3 мм, начинает распадаться на кусочки длиной 3—10 мм.

Подготовка к испытаниям

Подготовку грунта производят как описано ранее или используют часть грунта (40—50 г), подготовленного для определения текучести.

Проведение испытаний

Подготовленную грунтовую пасту тщательно перемеши­вают, берут небольшой кусочек и раскатывают ладонью на стек­лянной или пластмассовой пластинке до образования жгута диа­метром 3 мм. Если при этой толщине жгут сохраняет связность и пластичность, его собирают в комок и вновь раскатывают до образования жгута диаметром 3 мм. Раскатывать следует, слег­ка нажимая на жгут, длина жгута не должна превышать ширины ладони. Раскатывание продолжают до тех пор, пока жгут не на­чинает распадаться по поперечным трещинам на кусочки длиной 3—10 мм. Кусочки распадающегося жгута собирают в стаканчики, накрываемые крышками. Когда масса грунта в стаканчиках дос­тигнет 1015 г, определяют влажность.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГРУНТА МЕТОДОМ РЕЖУЩЕГО

КОЛЬЦА

Плотность грунта определяется отношением массы образца к его объему

Согласно требованиям таблицы 1.50 выбирают режущее кольцо-пробоотборник.

Кольца-пробоотборники изготавливают из стали с анти­коррозионным покрытием или из других материалов, не уступаю­щих по твердости и коррозионной стойкости. Кольца нумеруют, измеряют внутренний диаметр и вы­соту с погрешностью не более 0,1 мм и взвешивают. По результа­там измерений вычисляют объем кольца с точностью до 0,1 см3.

Параметры режущих колец.

Таблица 1.50.



Наименование и

состояние

грунтов


Размеры кольца-пробоотборника

Толщина

стенки,

мм


Диаметр внутрен­ний

d, mm



Высота h


Угол заточки

наружного

режущего

края


Немерзлые пылева-

то-глинистые грунты Немерзлые и сыпуче –мерзлые песчаные грунты

Мерзлые пылевато-глннистые грунты


1,5—2,0
2,0—4,0


3,0—4,0


> 50
>70


>80

0.3d < h < 0.8d
0.3d < h < d


h = d

Не более 30°

То же


45°



Пластинки с гладкой поверхностью (из стекла, металла и т. д.) нумеруют и взвешивают.

Проведение испытаний

Кольцо-пробоотборник смазывают с внутренней стороны тонким слоем вазелина или консистентной смазки. Верхнюю зачищенную плоскость образца грунта вырав­нивают, срезая излишки грунта ножом, устанавливают на ней ре­жущий край кольца и винтовым прессом или вручную через на­садку слегка вдавливают кольцо в грунт, фиксируя границу об­разца для испытаний. Затем грунт снаружи кольца обре­зают на глубину 5—10 мм ниже режущего края кольца, фор­мируя столбик диаметром на 1—2 мм больше наружного диамет­ра кольца. Периодически, по мере срезания грунта, легким нажи­мом пресса или насадки насаживают кольцо на столбик грунта, не допуская перекосов. После заполнения кольца грунт подреза­ют на 8—10 мм ниже режущего края кольца и отделяют его.

Грунт, выступающий за края кольца, срезают ножом, зачища­ют поверхность грунта вровень с краями кольца и закрывают тор­цы пластинками. При пластичном или сыпучем грунте кольцо плавно, без пере­косов вдавливают в него и удаляют грунт вокруг кольца. Затем зачищают поверхность грунта, накрывают кольцо пластинкой и подхватывают его снизу плоской лопаткой. Кольцо с грунтом и пластинками взвешивают.

Обработка результатов

Плотность грунта , г/см3, вычисляют по формуле

(m1-m0-m2)/ V (1.21)

где m1масса грунта с кольцом и пластинками, г; m0—масса кольца, г; m2масса пластинок, г; V внутренний объем кольца, см3.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГРУНТА МЕТОДОМ

ВЗВЕШИВАНИЯ В ВОДЕ

Вырезают образец грунта объемом не менее 50 см3 и придают ему округлую форму, срезая острые выступающие части. Образец обвязывают тонкой прочной нитью со свобод­ным концом длиной 15—20 см, имеющим петлю для подвешива­ния к серьге весов. Парафин, не содержащий примесей, нагревают до тем­пературы 57—60 °С.

Проведение испытаний

Обвязанный нитью образец грунта взвешивают. Образец грунта покрывают парафиновой оболочкой, по­гружая его па 2—3 с в нагретый парафин. При этом пузырьки воздуха, обнаруженные в застывшей парафиновой оболочке, уда­ляют, прокалывая их и заглаживая места проколов нагретой иг­лой. Эту операцию повторяют до образования плотной парафино­вой оболочки.

Охлажденный парафинированный образец взвешивают. Затем парафинированный образец взвешивают в сосуде с водой. Для этого над чашей весов устанавливают подставку для сосуда с водой так, чтобы исключить ее касание к чаше весов (или снимают подвес с чашей с серьги, уравновесив весы допол­нительным грузом). К серьге коромысла подвешивают образец и опускают в сосуд с водой. Объем сосуда и длина нити должны обеспечить полное погружение образца в воду. При этом образец не должен касаться дна и стенок сосуда.

Примечание. Допускается применять метод обратного взвешивания. На чашу циферблатных весов устанавливают сосуд с водой и взвешивают его. Затем в жидкость погружают образец, подвешенный к штативу, и вновь взве­шивают сосуд с водой и погруженным в нее образцом.

Взвешенный образец вынимают из воды, промокают фильтровальной бумагой и взвешивают для проверки герметичности оболочки. Если масса образца увеличилась более, чем на 0,02 г по сравнению с первоначальной, образец следует забраковать и повторить испытание с другим образцом.

Обработка результатов

Плотность грунта , г/см3, вычисляют по формуле

 = m pwp (m1 - m2) – w ( m1 – m)] (1.22)

где m—масса образца грунта до парафинирования, г; m1—масса парафинированного образца грунта, г; m2результат взвешивания образца в воде — разность масс парафинированного образца и вытесненной им воды, г, p —плотность парафина, принимаемая равной 0,900 г/см3; w — плотность воды при температуре испытаний, г/см3.

Примечание. Плотность парафина следует уточнять для каждой пар­тии парафина.

При применении метода обратного взвешивания плот­ность грунта вычисляют по формуле

 = m pwp (m4 - m3) – w ( m1 – m)] (1.23)

где m, p, w то же, что и в выше приведенной формуле; m3—масса сосуда с водой, г; m4—масса сосуда с водой и погруженным в нее пара­финированным образцом, г.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ МЕРЗЛОГО ГРУНТА МЕТОДОМ ВЗВЕШИВАНИЯ В НЕЙТРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ
Образец грунта и нейтральная жидкость (керосин, лиг­роин и др.) должны иметь отрицательную температуру. Образец грунта отбирают округлой формы массой 100— 150 г и обвязывают нитью. Для грунтов с сетчатой или слоистой криогенной структурой масса образца может быть уве­личена. Определяют плотность нейтральной жидкости ареометром при температуре испытания.

Проведение испытаний

Обвязанный нитью образец грунта взвешивают. Затем образец взвешивают, погрузив его в нейтральную жидкость.

Обработка результатов

Плотность грунта , г/см3, вычисляют по формуле

 = nl m /(m – m1) (1.24)

где m—масса образца (до погружения), г; m1 — результат взвешивания образца в нейтральной жидкос­ти—разность масс образца н вытесненной им жидкости, г; nl—плотность нейтральной жидкости при температуре испы­тании, г/см3.

Примечание. При применении метода обратного взвешивания плотность грунта вычисляют по формуле

 = nl m /( m4 – m3) (1.25)

где nl и m то же, что и в выше приведенной формуле; m3—масса сосуда с нейтральной жидкостью, г; m4- масса сосуда с нейтральной жидкостью и погруженным в нее образцом, г.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ СУХОГО ГРУНТА РАСЧЕТНЫМ

МЕТОДОМ

Для определения плотности сухого грунта предварительно определяют влажность грунта и его плотность при этой влажности.

Плотность сухого грунта d , г/см3, вычисляют по формуле

d =  /(1+0,01w ) (1.26)

где  плотность грунта, г/см3; w— влажность грунта, %
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРУНТА ПИКНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Плотность частиц грунта определяется отношением мас­сы частиц грунта к их объему.

Образец грунта в воздушно-сухом состоянии размель­чают в фарфоровой ступке, отбирают методом квартования сред­нюю пробу массой 100—200 г и просеивают сквозь сито диаметром 1 мм, остаток на сите растирают в ступке и просеивают сквозь то же сито. Из перемешанной средней пробы берут навеску грун­та из расчета 15 г на каждые 100 мл емкости пикнометра и вы­сушивают до постоянной массы. Навеску заторфованного грунта или торфа следует отбирать из средней пробы из расчета 5 г сухого грунта на каждые 100 мл емкости пикнометра, которая в этом случае должна быть не менее 200 мл. Допускается использовать грунт в воздушно-сухом состоянии, определив его гигроскопическую влажность. Дистиллированную воду следует прокипятить в течение 1 ч и хранить в закупоренной бутыли.

Проведение испытаний

Пикнометр, наполненный на 1/ 3 дистиллированной водой, взвешивают. Затем через воронку всыпают в него высушенную пробу грунта и снова взвешивают.

Пикнометр с водой и грунтом взбалтывают и ставят кипятить на песчаную баню. Продолжительность спокойного кипячения (с момента начала кипения) должна составлять: для пес­ков и супесей—0,5 ч, для суглинков и глин— 1 ч.

После кипячения пикнометр следует охладить и долить дистиллированной водой до мерной риски на горлышке, a ecли пикнометр с капилляром в пробке — до шейки пикнометра.

Пикнометр охлаждают до комнатной температуры в ванне с водой. Температуру пикнометра определяют по температуре воды в ванне, измеряемой с точностью до ±0,5°С термометром, рас­положенным в средней части ванны между пикнометрами. После охлаждения пикнометра следует поправить поло­жение мениска воды в нем, добавляя из капельницы дистиллиро­ванную воду. В пикнометре с мерной риской низ мениска должен совпадать с ней. Возможные капли воды выше риски удаляют фильтровальной бумагой. Пикнометр с капилляром доливают при­мерно до середины шейки пикнометра, закрывают пробку и удаляют выступившую из капилляра воду фильтровальной бумагой. Проверяют отсутствие пузырьков воздуха под пробкой и при их наличии вновь доливают воду. Пикнометр вытирают снаружи и взвешивают.

Далее выливают содержимое пикнометра, ополаскивают его, наливают в него дистиллированную воду и выдерживают и ванне с водой при той же температуре. Затем взвешивают пикнометр с водой.

Примечание. При большом количестве испытании следует заранее определить объемы пикнометров (до мерной риски) и их массы с водой при различных температурах, находящихся в интервале температур испытаний. Объем пикнометра Vn, см3, вычисляют по формуле

Vn = (m2 – mn)/ w (1.27)

где m2— масса пикнометра с дистиллированной водой (или нейтральной жидкостью—см. разд. 11) при температуре тарировки, г; mn— масса пустого пикнометра, г; w — плотность воды (или нейтральной жидкости) при той же темпера­туре, г/см3.

Массу пикнометра с дистиллированной водой или нейтральной жидкостью m2,г, при температуре испытаний вычисляют по фор­муле

m2 = mn + w Vn (1.28)

где w —плотность воды (или нейтральной жидкости) при темпе­ратуре испытаний.

Обработка результатов

Плотность частиц грунта s, г/см3, вычисляют но формуле

s = w m0 /( m0 + m2 - m1) (1.29)

где m0 масса сухого грунта, г; m1—масса пикнометра с водой и грунтом после кипячения при температуре испытания, г; m2—масса пикнометра с водой при той же температуре, г; w — плотность воды при той же температуре, г/см3.

Примечание. Массу сухого грунта m0 определяют как разность резуль­татов двух взвешиваний.

В случае использования грунта в воздушно-сухом состоянии m0 вычисляют по формуле

m0 = m / (1 +0.01Wg) (1.30)

где mмасса пробы воздушно-сухого грунта, г; Wg —гигроскопическая влажность грунта, %.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРУНТА

ПИКНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ С НЕЙТРАЛЬНОЙ

ЖИДКОСТЬЮ
Подготовку пробы грунта производят как описано ранее. Нейтральная жидкость (например, керосин) должна быть обезвожена и профильтрована. Керосин обезвоживают путем взбалтывания его с силикагелем по ГОСТ 3956, прокаленным в муфельной печи при температуре 500 °С в течение 4 ч. Силикагель берут из расчета 250 г на 1 л керосина. Плотность керосина после обезвоживания и очистки должна быть установлена с помощью ареометра.

Испытания проводят как описано ранее, применяя обезвоженный керосин вместо дистил­лированной воды и вакуумирование вместо кипячения: степень разряжения при вакуумировании следует определять по началу выделения пузырьков воздуха; вакуумирование следует продол­жать до прекращения выделения пузырьков, но не менее 1 ч. При всех взвешиваниях температура керосина должна быть постоян­ной, в пределах ±1°С.

Обработка результатов

Плотность частиц засоленного или набухающего грунта s , г/см3, вычисляют по формуле

s = nl m0 /( m0 + m2 - m1) (1.31)

где m0—масса сухого грунта, г; m1 — масса пикнометра с керосином и грунтом, г; m2—масса пикнометра с керосином, г; nl плотность керосина при температуре испытания, г/см3.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦЫ РАСКАТЫВАНИЯ (ПЛАСТИЧНОСТИ) МЕТОДОМ ПРЕССОВАНИЯ

Границу раскатывания допускается определять как влажность грунто­вой пасты, устанавливающуюся после прессования ее в контакте с целлюлозой (фильтровальной бумагой) под давлением 2 МПа (20 кгс/см2) до завершения водоотдачи грунта.

Проведение испытаний

Шаблон толщиной 2 мм с отверстием 5 см укладывают на хлопчато­бумажную ткань и заполняют грунтовой пастой. Избыток пасты срезают ножом вровень с поверх­ностью шаблона. Шаблон удаляют, а полученный образец покрывают сверху такой же тканью. Снизу и сверху подготовленного образца укладывают по 20 листов фильтровальной бумаги размером 9х9 см. Подготовленный образец помещают между деревянными или металлическими пластинками и создают с помощью пресса давление на образец 2 МПа (20 кгс/см2) в течение 10 мин. Затем проводят контроль завершения водоотдачи грунта. Для этого снимают давление пресса, вынимают образец и, удалив фильтровальную бумагу и ткань, сгибают образец пополам.

Границу раскатывания считают достигнутой, если образец на сгибе дает трещину. При отсутствии трещины определение повторяют на новой порции пас­ты, увеличив длительность прессования на 10 мин по сравнению с длитель­ностью предыдущего испытания. Повторные прессования повторяют до тех пор, пока не будет достигнута граница раскатывания грунта.

По достижении границы раскатывания сразу определяют влажность образца. Для контроля применимости метода для грунтов, поступающих в ла­бораторию, не менее 20% общего числа образцов из каждого инженерно-гео­логического элемента следует испытывать параллельно методом раскатывания согласно стандарта. Метод прессования допус­кается применять только при получении сопоставимых результатов контрольных определений.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ

ЗАСОЛЕННЫХ ГРУНТОВ В ВОДЕ

Выполняют операции, указанные ранее. С помощью резиновой груши следует осторожно отсасывать осветлен­ную жидкость из верхней части пикнометра в малый пикнометр, объем кото­рого не должен превышать 60—80% объема основного пикнометра. Положение мениска в малом пикнометре устанавливают, добавляя в него по каплям осветленный солевой раствор из большого пикнометра, при этом не допуская взмучивания осадка в большом пикно­метре. Малый пикнометр с жидкостью следует вытереть насухо и взвесить. Солевой раствор из малого пикнометра и суспензию из большого пик­нометра выливают, прополаскивают их дистиллированной водой, наливают дистиллированную воду и выдерживают в ванне с водой.

Далее выполняют операции, указанные ранее и взвешивают пикнометры с водой.

Обработка результатов

Плотность частиц засоленного грунта sz , г/см3, вычисляют по фор­муле

sz = M0 /{(M3 + M0 – M2)/ w + [(m4 – m3)*(M3 – M1)/ z(m3 – m1)]} (1.32)

где M0—масса грунта в пикнометре, г; M1масса большого пикнометра (пустого), г; M2 масса большого пикнометра с водой и грунтом, г;

M3 — масса большого пикнометра с водой, г; m1масса малого пикнометра (пустого), г; m3—масса малого пикнометра с водой, г; m4 — масса малого пикнометра с солевым раствором, г; z —плотность растворимых солей (допускается принимать z = 2,20 г/см3); w — плотность воды при температуре испытания, г/см3.


      1. МЕТОД ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЙ МАКСИМАЛЬНОЙ

ПЛОТНОСТИ
Метод определения максимальной плотности по ГОСТ 22733 применяется для глинистых, песчаных и гравийных грунтов, содержащих не более 10% зерен крупнее 10 мм и с относительным содержанием органического вещества менее 0.1%.

Метод заключается в установлении зависимости плотности сухого грунта (плотности скелета грунта) от его влажности при трамбовании образцов с постоянной затратой работы на их уплотнение и в определении по этой зависимости максимальной величины плотности сухого грунта (плотности скелета грун­та ) (d макс). Влажность, при которой достигнута максимальная плотность сухого грунта, является оптимальной влажностью (Wопт). Максимальная плотность сухого грунта используется для контроля качества уплотнения слоя земляного полотна в определении коэффициента уплотнения (Ку).

Для установления зависимости плотности сухого грунта от его влажности проводят серию отдельных испытаний грунта на уплотнение с последовательным увеличением его влажности. Ре­зультаты испытаний представляют в виде графика. Количество от­дельных испытаний для построения графика должно быть не менее шести, а также достаточным для выявления максимального значе­ния плотности сухого грунта.

Испытание грунтов осуществляют в приборе СоюздорНИИ для стандартного уплотнения грунтов (см. рис. 1) путем послойного трамбования грунта ударами груза массой 2,5 кг, пада­ющего с высоты 300 мм; при этом общее число ударов должно со­ставить 120. .Все результаты, получаемые в процессе подготовки и испы­таний грунта, должны заноситься в журнал определения макси­мальной плотности сухого грунта.

Пробы грунта (образцы нарушенного сложения) следует отбирать в естественных и искусственных обнажениях и горных выработках из однородного по виду слоя грунта согласно требова­ниям ГОСТ 12071. Масса пробы грунта должна быть не менее 10 кг. Каждая отобранная проба грунта должна быть снабжена данными о наименовании объекта, мощности данного слоя, глуби­не, месте и дате отбора грунта, а также наименования грунта по визуальному определению.
Рис.1

Схема прибора СоюздорНИИ для стандартного уплотнения грунтов



1—поддон; 2—разъемный цилиндр ем­костью 1000 см3; 3—кольцо; 4 насадка; 5—наковальня; 6—груз массой 2.5 кг; 7—направляющий стержень; 8—ограни­чительное кольцо; 9—зажимные винты.
Для проведения испытаний требуются следующне приборы, оборудование и инструменты: прибор СоюздорНИИ для стандартного уплотнения грунтов; весы настольные гирные или циферблатные по ГОСТ 23711; весы лабораторные по ГОСТ 24104; гири по ГОСТ 7328;машина растирочная (бегуны лабораторные) или ступка № 7 (диаметром по верху 240 мм) с пестиком, снабженным резиновым наконечником, по ГОСТ 9147; шкаф сушильный; сито с отверстиями 10 мм; эксикатор типа Э-250 по ГОСТ 25336; чашки металлические емкостью не менее 5 л; цилиндры мерные с носиком емкостью 100 и 500 мл по ГОСТ 1770; лопаточка-мастерок; линейка металлическая длиной 30 см по ГОСТ 427; штангенциркуль ШЦ-1-125 модель 183 по ГОСТ 166; нож лабораторный; стаканчики алюминиевые для взвешивания;

Примечание. Допускается применять приборы с параметрами, отлич­ными от прибора СоюздорНИИ, и соответствующим изменением методики, при условии, что для данного вида грунта экспериментально доказана идентичность получаемых при этом результатов с результатами испытании в приборе Союз­дорНИИ.

Подготовка грунта к испытаниям состоит из следующих операций:

обработка пробы грунта массой 10 кг; выделение и подготовка отдельных проб грунта массой 2,5 кг к испытанию.

Обработка пробы грунта массой 10 кг должна произво­диться в следующем порядке:

высушивание в помещении при комнатной температуре до воз­душно-сухого состояния, при котором можно производить размель­чение и просеивание грунта; размельчение (без дробления зерен) в ступке пестиком с рези­новым наконечником или в растирочной машине (лабораторными бегунами); взвешивание (масса m1); просеивание сквозь сито с отверстиями размером 10 мм; отбор проб массой не менее 30 г из грунта, прошедшего сквозь сито, для определения влажности (W1) по ГОСТ 5180; взвешивание зерен размером крупнее 10 мм (масса m2) и отбор из них проб для определения влажности (W2) и плотности зерен () по ГОСТ 8269.

Содержание в грунте зерен крупнее 10 мм (X) в процен­тах устанавливают по формуле

Х = (m2*(1+0.01W1% )*100/(m1*(1+0.01W2%) (1.33)

Выделение отдельных проб массой 2,5 кг и подготовка их к испытанию должны производиться в следующем порядке:

перемешивают грунт, прошедший сквозь сито, и распределяют его ровным

слоем на листе картона, фанеры или плотной бумаги; выделяют не менее двух отдельных проб массой 2,5 кг каждая (m3) методом квартования и отбирают их в металлические чашки для испытания; отобранные отдельные пробы грунта доувлажняют до исходной влажности (W3), принимаемой равной 4% для песчаных, гравий­ных грунтов и 8% для глинистых грунтов.

Необходимое для доувлажнения пробы грунта количество воды (Q) определяют по формуле

Q = ( m3*0.01(W3% - W1% ))/(1 + 0.01W1%) (1.34)

вводят в пробы грунта рассчитанное количество воды и одно­временно перемешивают грунт лопаточкой-мастерком; переносят пробы грунта из чашек в эксикаторы и выдерживают их не менее 2 ч при закрытых крышках эксикаторов.

Подготовка прибора

Подготовка прибора к испытанию должна осуществлять­ся в следующей последовательности:

устанавливают цилиндр в поддон, не зажимая его винтами; устанавливают кольцо на бортик цилиндра; зажимают цилиндр попеременно винтами поддона и кольца; проверяют размеры цилиндра штангенциркулем; при этом внутренний диаметр и глубина должны быть равны соответствен­но 100 и 127 мм; определяют массу (m4) собранного контейнера (цилиндр с под­доном и кольцом) с погрешностью до 1 г и заносят данные в жур­нал; устанавливают собранный контейнер прибора на жесткое непод­вижное основание массой не менее 50 кг.

Проведение испытаний

Испытания грунта проводят последовательно с отдельными пробами грунта. Влажность пробы при первом испытании должна равняться исходной. При каждом после­дующем испытании влажность следует увеличивать на 1—2% для песчаных, гравийных грунтов и 2—3% для глинистых грунтов. Количество воды для доувлажнения пробы определяют по форму­ле (2), принимая в ней за m3 массу грунта, оставшегося от пре­дыдущего испытания, а за W1 и W3 — соответственно влажности, задаваемые при предыдущем и очередном испытаниях.

Каждую отдельную пробу следует испытывать не более трех раз. При испытании грунтов, содержащих зерна, легко раз­рушающиеся при трамбовании, каждую пробу испытывают только один раз. Уплотнение грунта каждой пробы должно выполняться путем последовательного трамбования трех слоев.

Испытание грунта надлежит проводить в следующем по­рядке:

подготовленную пробу грунта переносят из эксикатора в метал­лическую чашку, а затем слоями загружают в цилиндр прибора, прижимая грунт трамбовкой. Каждый слой должен иметь высоту 5—6 см и уплотняться 40 ударами груза; при этом стержень трам­бовки необходимо удерживать в вертикальном положении. Перед загрузкой второго и третьего слоев поверхность предыдущего слоя взрыхляют ножом на глубину 1—2 мм. Перед укладкой третьего слоя на цилиндр надевают насадку; после уплотнения третьего слоя насадку снимают и срезают выступающую часть образца заподлицо с торцом цилиндра. Тол­щина слоя срезаемого грунта не должна быть более 10 мм. При большей толщине необходимо провести повторное испытание с уменьшенными толщинами слоев уплотняемого грунта; определяют массу контейнера с грунтом (m5) с погрешностью до 1 г и рассчитывают плотность влажного образца грунта () с погрешностью до 0,01 г/см3 по формуле:

(m5 - m4)/ V (1.35)

где V емкость цилиндра, равная 1000 см3;

снимают поддон и кольцо, раскрывают цилиндр и извлекают уплотненный образец грунта. Из верхней, средней и нижней частей образца отбирают по одной пробе массой не менее 30 г для опре­деления влажности грунта (W) по ГОСТ 5180; извлеченный из цилиндра грунт присоединяют к оставшейся в. чашке части пробы, растирают, перемешивают и взвешивают. За­тем повышают влажность пробы. После добавления воды грунт перемешивают, накрывают влажной тканью и выдер­живают не менее 15 мин.

Испытания по определению максимальной плотности сухого грунта следует считать законченными тогда, когда с повышени­ем влажности пробы при последующих двух, трех испытаниях на уплотнение происходит последовательное уменьшение значений плотности уплотненных образцов грунта или когда грунт перестает уплотняться и начинает при ударах груза выжиматься из прибора.
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   82


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации